Aceros para estampación en caliente - Usibor

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Aceros para estampación en caliente Usibor®
Extracto del catálogo de productos -edición para Europa
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Les invitamos a que se pongan en contacto con nuestros equipos comerciales para obtener para un pedido concreto la respuesta a sus necesidades.
Para cualquier otra información complementaria, pueden escribirnos a la dirección: [email protected]
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Aceros para estampación en caliente -Usibor
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Aceros de ultra alta resistencia
Presentación
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Los aceros Usibor 1500 y 22MnB5 son grados para estampación en caliente destinados a piezas estructurales y de seguridad en el
automóvil. Las características mecánicas finales obtenidas en las piezas permiten un aligeramiento significativo de entre un 30 y un 50%
respecto a los aceros convencionales para estampación en frío.
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Las ventajas principales de Usibor 1500 y 22MnB5 son:
La posibilidad de obtener geometrías complejas por el hecho de realizar el conformado de la pieza en estado austenítico en el caso del
proceso directo o con un acero con buena conformabilidad antes de tratamiento térmico en el caso del proceso indirecto. La buena
conformabilidad en caliente permite diseñar soluciones que integren varias funciones (eliminación de refuerzos y ensamblajes
posteriores);
Ausencia de recuperación elástica;
Homogeneidad de las propiedades mecánicas de la pieza obtenida;
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Resistencia excepcional a la fatiga (Usibor 1500) y a los choques que permite afrontar importantes disminuciones en el espesor y, por
consiguiente, en la masa.
ArcelorMittal ha sido la primera empresa siderúrgica en ofrecer a la industria del automóvil un acero revestido templable para estampación
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en caliente (Press Hardened Steel): Usibor 1500-AS con un revestimiento a base de Aluminio y Silicio aplicado por inmersión en caliente.
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Las ventajas adicionales de Usibor 1500-AS (con respecto al 22MnB5) son:
Simplificación del proceso y ganancias económicas (sin necesidad de granallado al no formarse cascarilla, sin atmósferas inertes
específicas en los hornos de austenización);
Excelente resistencia temporal a la corrosión de las piezas después de estampación por lo que no necesitan aceitado antes del
ensamblaje;
Ausencia de descarburación;
Excelente resistencia a la corrosión perforante. Se utiliza actualmente en zonas secas y húmedas (taloneras por ejemplo) del vehículo.
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Usibor 1500-GI galvanizado Zn (únicamente para proceso de embutición indirecto) y Usibor 1500-GA galvannealed ZnFe (para procesos
directo e indirecto) completan la oferta de revestimientos.
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ArcelorMittal enriquece su gama de aceros para estampación en caliente con el Ductibor 500. Esta calidad se ofrece en asociación
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con Usibor 1500 con el fin de realizar, a partir de formatos soldados por láser (Tailor Welded Blanks -TWB), piezas cuyas características
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son localmente más suaves y dúctiles que el Usibor 1500. Esta posibilidad responde a las necesidades nuevas de la industria del
automóvil de controlar con precisión las deformaciones de zonas específicas del vehículo en el momento de un choque, ya sea un choque
lateral (refuerzo central) o bien frontal o trasero (largueros).
Para todos los productos existen dos fichas de seguridad, una para el producto en el estado de la entrega y otra para el producto tras el
tratamiento térmico. No existen precauciones particulares propias para estos aceros.
Aplicaciones
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Usibor 1500 y 22MnB5 están especialmente adaptados para todas las piezas de estructura para el automóvil que necesiten una buena
resistencia al impacto.
Las aplicaciones más frecuentes son:
Vigas de parachoques delantero/trasero;
Refuerzos de puerta;
Refuerzos de montante de vano;
Refuerzos de pilar central;
Refuerzo de suelo;
Refuerzo de túnel;
Refuerzo de salpicadero;
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Refuerzo de salpicadero;
Refuertos de techo.
Refuerzo central
(esp.: 1,85 mm)
Viga de parachoques
(esp.: 2,3 mm)
Refuerzo de puerta
(esp.: 1 mm)
Montante de vano
(esp.: 1,2 mm)
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Las aplicaciones potenciales de los formatos soldados Usibor 1500 -Ductibor 500 son:
Larguero delantero (parte delantera, codo y extensión bajo suelo);
Larguero trasero;
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Larguero trasero;
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Refuerzo de pilar central (parte superior en Usibor 1500, parte inferior en Ductibor 500).
Ejemplo de aplicaciones potenciales de formatos soldados
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Usibor 1500 -Ductibor 500
ArcelorMittal dispone de un conjunto de datos relativos a la conformación y a las propiedades de uso de toda la gama de aceros para
conformación en caliente. Para integrar estos aceros en la fase de diseño, un equipo de expertos puede realizar estudios específicos
basados en modelizaciones o en ensayos de caracterización.
Características técnicas
Propiedades mecánicas
En estado de suministro, antes de la estampación en caliente (a título informativo)
Re (MPa)
Rm (MPa)
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Usibor 1500
350 -550
22MnB5
320 -550
Laminado en caliente Laminado en frío
500 -700
500 -700
A (%)
L0 = 80 mm
e < 3 mm
≥ 10
≥ 10
Valores típicos* tras estampación en caliente (a título informativo)
Re (MPa)
Rm (MPa)
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Usibor 1500
1100
22MnB5
1100
Laminado en caliente Laminado en frío
1500
1500
A (%)
L0 = 80 mm
e < 3 mm
6
6
* Tratamiento térmico de tipo 830°C-930°C durante 5 a 10 minutos seguido de un temple entre matrices de estampación perfectamente
enfriadas (velocidad de enfriamiento > 50°C por segundo).
Composición química (%)
C
Max
Mn
Max
Si
Max
Usibor 1500
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0.25
1.4
0.35
Usibor 1500
®
0.25
1.4
0.35
22MnB5
0.25
1.4
0.35
22MnB5
0.25
1.4
0.35
Laminado en caliente Laminado en frío
Revestimientos disponibles
4
Revestimientos disponibles
Sin revestir
Galvannealed
Extragal®
Aluminised
X
X
X
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Usibor 1500
®
Usibor 1500
22MnB5
X
22MnB5
X
X
Laminado en caliente Laminado en frío
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Antes de tratamiento térmico, la microestructura de Usibor 1500 y de 22MnB5 presenta una matriz ferrito-perlítica.
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Microestructura de Usibor 1500 antes de tratamiento
térmico de estampación en caliente (estado de suministro)
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El revestimiento al estado de suministro de Usibor 1500-AS, presenta una capa de aleación ternaria en la interfaz acero-revestimiento y una
capa de aluminio-silicio libre.
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Micrografía del revestimiento del Usibor 1500-AS antes de
estampación en caliente
5
Después del tratamiento térmico, la microestructura es 100% martensítica.
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Microestructura martensítica de Usibor 1500 después de
tratamiento térmico de estampación en caliente (por
ejemplo: austenización a 900ºC durante 5 minutos seguido
de un temple entre matrices de embutición). Microscopía
electrónica de barrido
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El revestimiento AlSi de Usibor 1500-AS se transforma en el horno (reacciones de interdifusión y solidificación) y forma diferentes capas de
compuestos intermetálicos de AlSiFe protectoras y perfectamente adherentes.
Aspecto de revestimiento después de la estampación en
caliente. Microscopía óptica
Tratamiento térmico
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Usibor 1500-AS y Usibor 1500-GA han sido desarrollado especialmente para un procedimiento directo de estampación en caliente:
austenización de los formatos en hornos de tratamiento térmico, estampación de dichos formatos calientes en prensa y temple martensítico
en las matrices de estampación enfriadas mediante circulación de agua. Todas las deformaciones se realizan "en caliente".
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Desaconsejamos las predeformaciones en frío de Usibor 1500-AS antes del tratamiento térmico de austenización. Usibor 1500-GI no es
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compatible con el proceso directo de estampación en caliente. Las piezas estampadas en caliente de Usibor 1500 -AS no presentan
micro-fisuras en el substrato.
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Consúltenos si desea información y consejos relativos a la estampación en caliente del Usibor 1500.
Proceso directo
22MnB5
X
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Usibor 1500-AS
X
®
Usibor 1500-GI
®
Usibor 1500-GA
X
Laminado en caliente Laminado en frío
Proceso indirecto
X
X
X
Necesidad de granallado
Yes
No
Yes
Yes or No
Proceso directo
Proceso indirecto
6
Necesidad de granallado
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Usibor 1500-GI, Usibor 1500-GA y 22MnB5 presentan una buena aptitud para el conformado en frío por lo que se pueden utilizar en un
proceso indirecto.
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Proceso directo de estampación en caliente para Usibor
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1500-AS, Usibor 1500-GA y 22MnB5
Tratamiento de superficie
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Después de la estampación y temple, la superficie de las piezas en Usibor 1500-AS permite una aplicación directa de pintura, sin necesitar
una limpieza previa de tipo granallado. La elevada rugosidad superficial permite una adherencia excelente de la cataforesis incluso sin el
agarre de la fosfatación. La composición de los baños de fosfatación no se ve modificada ni se ha identificado ningún tipo de contaminación.
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Las piezas en Usibor 1500-GI se deben limpiar (mediante granallado por ejemplo) para garantizar una buena adhesión de la pintura y una
buena soldabilidad.
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Una etapa de limpieza de este tipo puede ser necesaria para piezas en Usibor 1500-GA dependiendo de las exigencias de soldabilidad y
pintura del cliente final.
Las piezas en 22MnB5 se granallan sistemáticamente para eliminar la cascarilla superficial y garantizar un buen comportamiento posterior
en pintura.
Soldabilidad
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El Usibor 1500 presenta una excelente soldabilidad por puntos, para montajes homogéneos y heterogéneos, tanto a 50 Hz como a 1000 Hz.
Los rangos de soldabilidad son amplios y la resistencia mecánica de las uniones (tracción, cizallamiento) cumple con las exigencias de los
fabricantes de automóviles y de las normas. Gracias a la naturaleza de la capa aleada obtenida tras la estampación en caliente, la vida útil
de los electrodos de soldadura se considera muy buena (varios miles de puntos sin degradación) en comparación con los revestimientos
metálicos convencionales. Pueden aplicarse sin problemas a los revestimientos metálicos convencionales soldaduras MAG, MIG, así como
soldadura fuerte.
Sobre la base de su amplia experiencia en la caracterización de sus productos en soldadura por puntos y en soldadura al arco, ArcelorMittal
puede proporcionarle la asistencia técnica necesaria para adaptar los parámetros de soldadura.
La soldabilidad del 22MnB5 es similar a la de otros aceros al carbono de composición similar.
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Soldadura por puntos homogénea Usibor + Usibor
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Soldadura heterogénea de triple espesor con acero
Multiphase
Soldadura MAG
Fatiga
La resistencia a la fatiga se puede caracterizar por el límite de resistencia (expresado en esfuerzo máximo).
El Usibor 1500 presenta excelentes propiedades en fatiga, mejores todavía que las obtenidas en aceros para estampación en caliente sin
revestimiento, que presentan una superficie descarburada a las propiedades en fatiga.
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A continuación, los límites de resistencia expresados en MPa tras dos millones de ciclos, para una prueba de fatiga en tracción uniaxial
ondulada par R= 0,1 y R = -1.
6
σD A 2.10 ciclos (MPa)
en amplitud de esfuerzo
727
617
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Usibor 1500
22MnB5*
Laminado en caliente Laminado en frío
6
σD A 2.10 ciclos (MPa)
R=-1
475
305
* Superficie descarburada tras estampación en caliente de unas 30 micras.
Resistencia a los choques
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Los aceros Usibor 1500 y de 22MnB5 se utilizan para piezas de seguridad. Existen numerosos datos disponibles para mostrar la resistencia
excepcional a los choques, así como las propiedades antiintrusión de estos dos productos.
Gracias a la utilización de estos aceros es posible obtener reducciones de peso del orden del 30% al 50% manteniendo unas prestaciones
similares a las obtenidas con aceros clásicos para estampación.
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El siguiente ejemplo presenta los resultados de un ensayo dinámico de "flexión tres puntos " a 29 km/h para una energía de 10 kJ. Se
presentan los esfuerzos máximos registrados en esta prueba realizada con probetas que tienen una sección de tipo omega y espesores de
1,5 mm. Este ejemplo ilustra el potencial de aligeración que aportan los aceros conformados en caliente con respecto a otros aceros más
convencionales.
Forma de las probetas utilizadas para el ensayo dinámico de
flexión 3 puntos
Esfuerzos últimos medidos en un ensayo dinámico a 29
km/h (10 kJ)
(esp.: 1,5 mm)
Probeta flexión 3 puntos antes y tras ensayo de choque
© ArcelorMittal | Actualización: 23-09-2015
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